岳陽南湖大橋舊橋爆破拆除

周明安,賈金龍,李必紅,夏 軍,周曉光

(1.湖南鐵軍工程建設有限公司， 湖南 長沙 410000；2.湖南創(chuàng)意爆破工程有限公司，湖南 長沙 410000；3.國防科學技術(shù)大學， 湖南 長沙 410072)

1 工程概況

1.1 環(huán)境情況

岳陽市南湖大橋舊橋處于學院路跨南湖路段，主體位于南湖上，為岳陽市南北主干道，車流量大，周圍環(huán)境如圖 1所示。大橋西北側(cè)距金橋花園130 m，橋東南側(cè)距建筑物最近255 m；橋東側(cè)為在建的南湖大橋新橋，兩橋面間距0.1 m；橋西側(cè)20 m為省級文物三眼橋。

圖1 爆破區(qū)周圍環(huán)境

橋下水面寬度45 m，水深3.5 m，水流速較緩，橋墩有4.0～4.5 m在水面上。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)

南湖大橋舊橋為鋼筋混凝土下承式箱型拱橋，上部結(jié)構(gòu)全長 60.0 m，共有 3 跨，2端邊跨各長10 m，中跨長40 m；橋面寬25.6 m，其中車行道寬17.3 m，單側(cè)人行道寬2.95 m；2個橋臺，每個橋臺由1個端橫梁及3根支撐端橫梁的立柱組成；2組橋墩，每組橋墩由2個圓柱形立柱組成；2個縱梁，每個縱梁由1個中跨縱梁及2個邊跨縱梁組成；2個拱肋，拱肋端部支于橋墩處縱梁之上；2個拱之間通過1個橫撐連接；橋面下沿橋梁縱向中心線有1根小縱梁及等距布置的11根中橫梁。橋梁結(jié)構(gòu)示意如圖2、圖3所示。

圖2 南湖大橋舊橋結(jié)構(gòu)（側(cè)視）

每組橋墩有2個橋墩立柱，立柱為鋼筋混凝土圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑2.0 m，河床以上高7.5 m，水面以上高4.0 m。

每個縱梁由 1 個中跨縱梁及 2 個邊跨縱梁組成，均為鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，中跨縱梁長40 m，高度1.8 m，寬度1.2 m，跨中實心部分7個，每段長0.6 m；邊跨縱梁單根長9.2 m，高度1.8 m，寬度1.2 m，為實心結(jié)構(gòu)，縱梁結(jié)構(gòu)見圖2所示。

2根拱肋，單根拱肋總長度43.6 m（按外圓長度計算），拱肋為箱梁結(jié)構(gòu)，高度 1.5 m，寬度1.2 m；有7個實心段，每段長0.8 m，結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖3 南湖大橋結(jié)構(gòu)（俯視）

1.3 工程特點

環(huán)境復雜：待爆破拆除橋梁位于東側(cè)新建橋及西側(cè)三眼橋中間，東側(cè)距新建橋只有 0 .1 m，西側(cè)20 m三眼橋為省級保護文物。

結(jié)構(gòu)復雜：縱梁及拱肋等主要受力結(jié)構(gòu)均為薄壁箱梁結(jié)構(gòu)，實心構(gòu)件鋼筋密布。

2 爆破技術(shù)方案

2.1 總體方案

根據(jù)南湖大橋舊橋的結(jié)構(gòu)特點、周邊環(huán)境及工程要求，確定采用淺孔爆破、水壓爆破、分段延期及定向傾倒等多項控制爆破技術(shù)使橋梁分段解體，拱肋向西側(cè)坍塌，確保東側(cè)新橋的安全。采取延期爆破控制單響藥量、橋下鋪設沙土緩沖等措施，以減少振動，確保三眼橋的安全。采取第三方振動監(jiān)測。

2.2 預處理

采用機械與人工相結(jié)合的方法對南湖大橋舊橋及周邊構(gòu)筑物進行適度的預拆除、預處理。

預先拆除南湖大橋舊橋下方磚質(zhì)立柱，為橋體的順利坍塌創(chuàng)造條件。東側(cè)人行道緊鄰新建橋梁，為防止舊橋坍塌對新橋可能產(chǎn)生的影響，將東側(cè)人行道及人行道懸挑梁全部進行拆除。為保證橋體可靠坍塌，對橋臺處橋面板、中縱梁端部全部進行切斷，切口寬度不小于0.5 m。為便于施工作業(yè)且不影響橋體下方水流，在橋梁中跨下方設置兩條涵管，其余區(qū)域用沙土進行鋪填，沙土面離橋墩柱體上表面4 m。

2.3 淺孔爆破

對橋梁的4個墩柱、2根邊縱梁緊鄰橋臺的端部、2根拱肋端部實施淺孔爆破。

2.3.1 墩柱爆破參數(shù)

（1）墩柱炮孔布置和爆破參數(shù)如圖4所示。

圖4 墩柱炮孔布設與參數(shù)/m

（2）裝藥量

單耗 q = 1200 g/m3，Q中= 200×7+50=1450 g，Q邊=100+100+100+100=400 g。

單個墩柱總藥量 Q =（1450×6）+（400×12）=8700+4800=13500 g。

（3）裝藥結(jié)構(gòu)

L1孔連續(xù)裝藥，L2孔分段裝藥如圖5所示。

圖5 L2孔裝藥結(jié)構(gòu)/m

2.3.2 邊跨縱梁爆破參數(shù)

2根邊縱梁共4個端部，爆破切口長2 m。

（1）炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)如圖6所示。

（2）爆破參數(shù)如表1所示。

2.3.3 拱肋端部爆破參數(shù)

二根拱肋共4個端部，爆破參數(shù)一致。炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)形式如圖7、圖8所示。

2.4 水壓爆破

水壓爆破是利用結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空腔，注水并裝藥實施爆破。水壓爆破是本次爆破拆除的輔助技術(shù)，以使橋梁在坍塌的過程中，中跨縱梁及拱肋解體更充分，以便于后期清渣作業(yè)。水壓爆破部位在橋中橫梁靠近橋墩處（見圖9、圖10）。

圖6 邊跨縱梁淺孔爆破炮孔布設及裝藥結(jié)構(gòu)/m

表1 中跨縱梁淺孔爆破參數(shù)

圖7 拱肋淺孔爆破位置

圖8 拱肋淺孔爆破炮孔參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)/m

圖9 梁和拱水壓爆破部位（由西向東側(cè)視）

圖10 梁和拱水壓爆破部位（由東向西側(cè)視）

水壓爆破計算公式為Q=Kδ1.6R1.4，式中，Q為藥包重量，kg；K為與結(jié)構(gòu)材質(zhì)、強度、破碎程度、碎塊飛擲距離等有關的系數(shù)；δ為構(gòu)筑物壁厚，m；R為藥包至構(gòu)筑物內(nèi)壁的距離，m。K取 1 1.8，δ=0.2 m，R取0.4 m，Q取250 g。

中跨縱梁共有 4處水壓爆破，參數(shù)見圖 11所示。

拱肋爆破參數(shù)與圖 11相似，僅藥包間距與藥包中心離拱肋邊沿的距離不同，分別為 0.5 m和0.35 m。

圖11 中跨縱梁水壓爆破炮孔與藥包設置/m

2.5 起爆網(wǎng)路

為減少一次齊爆藥量，有效降低爆破振動速度，采用導爆管雷管起爆與電起爆相結(jié)合的起爆方式，實現(xiàn)一次點火，逐段延時起爆。

區(qū)段具體劃分如圖12所示。

圖12 區(qū)段劃分（俯視）

3 安全防護

3.1 重點保護對象

本次橋梁爆破的重點保護對象有2個，一是南湖大橋舊橋東側(cè)的新橋，二是南湖大橋舊橋西側(cè)的三眼橋。南湖大橋新橋為橋墩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。三眼橋始建于1041～1048年間。現(xiàn)三眼橋兩橋臺為宋代建筑遺存，橋身為清代建筑。橋四墩三孔由麻條石砌成，長48.6 m，寬8.8 m，高15 m。

3.2 爆破安全控制措施

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014），爆破振動安全允許標準，三眼橋按照一般古建筑與古跡，安全允許質(zhì)點振動速度范圍為0.3～0.5 cm/s，鑒于該橋日常可通行10 t級別的貨車，通過專家論證，確定其安全允許質(zhì)點振動速度為小于0.5 cm/s。根據(jù)標準，南湖大橋新橋橋墩安全允許質(zhì)點振動速度范圍為8.0～10.0 cm/s。根據(jù)計算，三眼橋的爆破振動速度為 0.47 cm/s，新橋爆破振動速度為3.8 cm/s，均滿足安全要求。

通過用沙土對舊橋下方進行鋪填、平整，高度超過水面0.5 m，可起到良好的緩沖減振作用。

爆破時采用3層麻袋2層鋼絲網(wǎng)對爆破部位進行防護。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況、爆破方式及防護措施，確定橋南北兩端安全警戒距離為200 m，橋東西兩側(cè)安全警戒距離為300 m，爆破設立8個安全警戒點，每個居民小區(qū)和交通路口派2名警戒人員。

4 爆破效果

2017年9月27日5:58起爆，按設計傾倒坍塌，拱肋向西傾倒，新橋、三眼橋及其他需保護的建（構(gòu)筑）物安全，水壓爆破部位開裂，橋梁解體良好。第三方振動監(jiān)測最大值：新橋5.622 cm/s，三眼橋為0.39 cm/s，均在安全允許范圍內(nèi)。